青藏高原高寒生境中丛枝菌根真菌研究进展

极端生境往往蕴藏着具有特殊生理生态功能的生物类群。海拔高、温度低、生长季节短的青藏高原高寒草原生态系统是典型的极端生境之一,目前有关该生境中分布的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)研究已引起广泛关注。本文从青藏高原高寒生境中AM真菌的研究概况入手,论述青藏高原高寒生境中AM真菌的群落组成、物种多样性与分布特征、菌根侵染发育状况及高寒生境对AM真菌的影响。指出高寒生境中AM真菌群落结构研究方面存在的问题,探讨解决这些问题的可能途径及其研究发展前景,以期为青藏高原高寒草原生态系统稳定性的维持与受损生态系统的恢复提供理论依据。     

环境因子对AM真菌多样性的影响

土壤,气候和地理因子等环境因子对丝枝菌根（AM）真菌多样性有重要影响,本文系统地综述了最近10年来AM真菌生态学在该方面的最新研究成果,分析当前研究中所存在的问题和动向。     

生物因子对AM真菌多样性的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizas,AM）真菌分布于自然界各生态系统中,生态因子对AM真菌多样性个有举足轻重的影响,其中动物,植物,微生物,人为因素等生物因子的作用,亦日益受到人们的关注,通过介绍该领域最近10年来的研究成果,探讨和分析当前研究中所存在的问题和动向。     

AM真菌遗传多样性研究进展

丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）真菌是一类专性共生多核生物,至今尚未获得纯培养,与植物根系共生后才能完成其生活史。该类真菌无性繁殖,具有独特的遗传特性,属于真菌界球囊菌门（Glomeromycota）,共有200余种。研究发现AM真菌种群间以及种群内,甚至单一孢子内都存在大量基因变异,表明该类真菌具有丰富的遗传多样性。本文总结了近年来有关AM真菌遗传多样性方面的研究进展,并讨论了存在的问题。     

中国AM真菌的生物多样性

菌根是真菌与植物根系所建立的互惠共生体 ,其中以丛枝菌根在自然界中分布最广。AM真菌遍布各生态系统 ,不仅大量分布于农田和森林土壤 ,而且还广泛存在于多种逆境环境中。绝大多数的植物包括苔鲜、蕨类、裸子植物、被子植物都能被AM真菌侵染。我国的AM真菌研究始于 2 0世纪 80年代 ,迄今为止 ,已经对多种生态环境中多种寄主植物根围的AM真菌进行了调查研究 ,共报道了 7个属的 99种AM真菌。本文从物种多样性、生境多样性和寄主多样性等三个方面概括介绍了 2 0年来我国在AM真菌生物多样性研究中取得的进展 ,并探讨了未来的研究动向。     

长期围封对不同放牧强度下草地植物和AM真菌群落恢复的影响

为探明人为干扰对草地生态系统生态恢复的影响,以不同放牧强度试验草地为研究对象,调查了围封14a后草地植物群落的多样性,并应用第二代高通量测序技术454测序法分析了植物根际土壤中AM真菌的群落结构。研究结果显示,14a围封保育使得不同放牧强度小区与长期封育小区植被盖度及植物多样性指数基本恢复至同一水平。土壤速效磷含量在重度放牧小区最低(1.00 mg/kg),轻度放牧区最高(2.25 mg/kg),其它土壤理化性质指标在不同小区之间没有显著差异。通过分子鉴定发现所有土壤样品中AM真菌共有87个分类单元(VT),隶属于Diversispora、Otospora、Scutellospora、Glomeraceae Glomus、Rhizophagus、Paraglomus和Archaeospora等7个属。对不同放牧强度小区AM真菌进行多样性分析,结果表明长期封育小区AM真菌Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数最低,且显著低于中度放牧区,而AM真菌多样性在各放牧小区之间差异不显著。本研究表明长期围封可以有效促进退化草地植物群落的恢复,而AM真菌表现出与植物群落恢复的不同步性。对于草地生态系统退化及恢复过程中植物和土壤功能微生物类群的协同关系还需要进一步系统深入的研究。     

几种生态环境中AM真菌多样性比较研究

对渤海湾的海岛林地(IFL),黄河三角洲盐碱地(SAS)、鲁西南煤矿(CMS)和内蒙古退化草原(DGL)等几种生态环境中丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌的多样性进行了调查。结果表明,在所调查的样点中,AM真菌的物种多样性不同,IFL中的最高,其次是SAS,CMS和DGL的最低。各地AM真菌种的丰度、孢子密度、频度、相对多度等也差异较大。这与各生态环境中的生态因子的差异相关。在总体上,Glomus属在各采样点出现的频度和相对多度最高,其次是Acaulospora属。但不同生态环境之问又存在差异,例如CMS中Acaulospora属的频度和相对多度比Glomus属的高。在IFL中,Gigaspora属的相对多度比Acaulospora属的高。各生态环境中的生态优势种不同,如在CMS中是A．mellea,在IFL和SAS土壤中却分别是G．margarita和G．caledonium,而DGL中各个种的分布却较均衡。     

贵州烟草根围AM真菌多样性的初步研究

从贵州省内烟区不同土壤生态环境下采集烟草根际土样,湿筛离心法分离丛枝菌根（AM）真菌孢子,鉴定出烟草AM真菌4属20种,其中球囊霉属9种,无梗囊霉属7种,巨孢囊霉属3种,盾巨孢囊霉属1种。从土壤样品DNA中扩增AM真菌特异性片段并采用DGGE技术对AM真菌多样性进行分析。测序结果显示烟草根际土壤中菌根真菌主要菌群为球囊霉属,与湿筛离心法的鉴定结果一致。为进一步研究贵州地区AM真菌多样性以及开发应用提供了依据。     

丛枝菌根真菌的生态分布及其影响因子研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要积极作用。AM真菌还能够通过根外菌丝网络调节植物群落结构和演替,深刻影响生态系统结构和功能的稳定性。AM真菌生态生理功能的发挥主要取决于其生态适应性,明确AM真菌在不同环境中的多样性、生态适应性以及对各种生态因子的响应机制,是AM真菌资源管理、功能发掘与利用的前提。迄今为止,有关各种生态因子对AM真菌多样性的影响已有不少研究,但是AM真菌生态分布及其形成机制仍缺乏系统的研究和理论分析。综述了生物因子和非生物因子对AM真菌生态分布的影响,结合大型生物空间分布理论探讨了AM真菌生态分布规律和建成机制,分析了当前本研究领域所存在的问题和动向,以期推动相关研究进展。     

亚高山森林类型转换对土壤丛枝菌根真菌多样性的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在森林植物养分吸收和土壤养分转化过程中具有十分重要的作用,其群落结构对森林植被更新和演替敏感响应。为了解亚高山森林转换对AMF多样性的影响,以川西亚高山岷江冷杉(Abies faxoniana)采伐后形成的次生林和粗枝云杉(Picea asperate)人工林为对象,采用高通量测序法研究了2种森林土壤有机层(半分解层和分解层)和矿质层AMF组成和多样性的特征。结果表明:2种森林共有923个真菌OTUs,分属于9科10属36种,以球囊霉属(Glomus)为AMF优势类群,且2种森林分解层AMF丰富度和多样性均大于其他土壤层次。森林转换改变了土壤中AMF的丰富度和多样性。与次生林相比,人工林土壤中球囊霉属AMF相对丰度增加,多孢囊霉属和无梗囊霉属AMF的相对丰度降低,且AMF的Shannon指数、Ace指数和Chao指数均降低;非度量多维度(NMDS)分析显示,森林转换显著影响AMF的β多样性;冗余分析(RDA)表明,土壤p H和全磷含量是影响AMF多样性和相对丰度的主要因子。这些结果表明,森林转换会改变亚高山...     

西藏高原草地生态系统丛枝菌根真菌的地理分布

西藏高原是地球上极具特色的地理单元,对生物物种的形成与演化具有重要影响。基于孢子形态学鉴定,对从藏东南到藏西北(海拔高差3500 m,年均温、年均降水量差异分别20℃、800 mm)高原热带、亚热带、温带、亚寒带和寒带环境下发育而成的热性草丛、暖性草丛、温性草原、温性荒漠、高寒草甸草原、高寒草原、高寒荒漠和高寒荒漠草原中的AM真菌群落进行研究,结果表明,不同类型草地间AM真菌的群落相似度普遍较低,环境对AM真菌群落具有重要影响。从藏东南到藏西北,不同类型草地间AM真菌的群落相似度呈下降趋势(Jaccard相似性系数从0.52降至0.20),AM真菌群落组成及结构变化渐趋加大,不同草地中的同种植物(包括广谱种、青藏高原特有种)AM真菌群落相似度亦不同。沿藏东南到藏西北环境梯度,随草地寒旱程度的逐步加剧,AM真菌种的丰度,特别是种数、Shannon-Weiner指数在总体上趋于显著(P0.05)下降,孢子密度则在总体上趋于显著提高,优势种比例、Shannon-Weiner指数亦表现出增加的趋势,表明AM真菌物种多样性虽趋于下降,但生存及对环境的适应能力趋于提高。海拔、土壤p H、有效磷和有机碳含量对AM真菌群落组成均具显著影响,但海拔对水热环境的影响决定着土壤环境的变化。因此,海拔和寒旱程度不断上升所导致的p H显著提高、土壤有机碳和有效磷含量显著下降的综合作用影响并决定着AM真菌的群落组成。研究结果对进一步理解西藏高原生物多样性的产生和维持机制等具有重要的参考价值。     

丛枝菌根真菌与深色有隔内生真菌生态修复功能与作用

生态修复是目前全球关注的热点问题,如何增加植被的覆盖度及生态修复效率是目前研究的重点。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)均是自然界植物根际分布广泛的一类内生真菌,均能与植物形成菌根共生体,具有一定的促进植物生长、抵抗逆境及修复污染土壤等功能与作用,在生态修复中具有广泛的应用潜力。本文综述了AMF及DSE两种微生物的功能、作用及其在生态修复应用中的研究进展,并进一步对AMF和DSE在生态修复中存在的问题和前景进行展望。     

西藏高山草原AM真菌生态分布

对西藏高原37种草地植物(建群种或常见种)70个带根土样的AM真菌进行了研究.结果表明:1)在所分离到的5属35种AM真菌中,球囊霉属、无梗囊霉属、盾巨孢囊霉属真菌分别为18、9、6种,内养囊霉属、类球囊霉属各1种.其中,藏南、藏北草原AM真菌分别为4属23种、4属22种,Shannon指数分别为2.31和2.75,但藏北草原AM真菌孢子密度、种的丰度显著高于藏南.2)不同生态区域AM真菌呈共有种较少、特有种较多、优势种差异较大的分布特征.3)高寒草原、山地草甸、高寒草甸草原AM真菌Shannon指数分别为1.91、1.83、1.80,呈严重退化态势的温性草原仅为1.64;海拔4000～4600 m地带,种的丰度最高,海拔4600～5220 m 地带,真菌Shannon指数和物种均匀度最高,分别为2.42和0.79;4)球-囊霉属真菌在不同海拔段均为优势属,但在海拔＜4000 m地带相对多度较高;无梗囊霉属主要分布于海拔＞4000 m地带;盾巨孢囊霉属主要分布于海拔3500～5220 m地带;类球囊霉属主要见于海拔4000～5220 m的藏北高寒草甸草原,少量见于高寒草原环境;内养囊霉属仅见于海拔3500～3700 m的藏南温性草原.     

西藏高原不同海拔区域丛枝菌根真菌群落的变化

为了进一步了解丛枝菌根(AM)真菌群落对不同海拔环境的响应,基于孢子形态学鉴定,研究了西藏高原不同海拔区域主要草本植物AM真菌的群落特征、菌根侵染及其变化.结果表明: 藏东南低海拔区(2200~3400 m)、藏中中海拔区(3400~3900 m)和藏北高海拔区(4300~5300 m)的AM真菌分别为11属31种、11属20种和6属14种.随着海拔上升,孢子密度(r=0.978,P<0.01)、物种丰度(r=0.462,P>0.05)均趋提高,优势种、特有种比例大幅增加,Shannon指数(r=-0.945,P<0.01)极显著下降.不同海拔区之间AM真菌群落Sorensen相似性系数(0.526~0.592)较为接近,仅在总体上随海拔差异扩大略趋下降;藏东南低海拔区、藏北高海拔区菌根侵染率无显著差异,但均显著低于藏中中海拔区.各海拔区内,不同海拔梯度对AM真菌群落、根系侵染亦具显著影响,但影响程度、影响趋势因整体海拔环境不同而异.说明西藏高原AM真菌群落趋于生境选择,受控于海拔所主导的水热环境及土壤环境.     

丛枝菌根真菌物种多样性研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是生态系统中生物多样性的重要组分之一,具有十分丰富的物种多样性、遗传多样性和功能多样性.该真菌分类地位不断提高已上升至门,下设1个纲、4个目、13个科,19个属,现已报道214种.丛枝菌根对保持生态平衡、稳定和提高生态系统可持续生产力具有重要作用.本文分析了世界范围内丛枝菌根真菌物种多样性研究现状、不同生态系统中影响丛枝菌根真菌物种多样性的关键因子及其调控途径;认为分子生物学技术是今后丛枝菌根真菌物种多样性研究的主要方法.     

喀斯特植被演替过程土壤丛枝菌根真菌(AMF)多样性

喀斯特生态系统维持了丰富的微生物多样性,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)结构和组成会随喀斯特植被演替而改变。以贵州贵阳花溪、毕节织金和关岭花江典型喀斯特区域按时空替代法采集了乔木林、灌木林和草本群落样地土壤,采用Illumina HiSeq分子测序技术,通过OTU聚类分析、物种注释及数据库比对,探索了喀斯特不同演替阶段土壤AMF物种多样性。结果表明:(1)喀斯特生境土壤获得球囊菌门Glomeromycota OTU为275个,分属于4目8科13属19种,属水平上AMF丰度表明根内根孢囊霉属Rhizophagus为优势属,花江拥有最高AMF丰富度,缩隔球囊霉Septoglomus constrictum、根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices、Claroideoglomus sp. MIB8381和稀有内养囊霉Entrophospora infrequens均分布于各样地的不同植被演替阶段,为常见种。(2)AM真菌多样性Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为花溪:乔木≈灌木草本(P0.05)、花江:灌木≈草本乔木(P0.05)、织金:乔木灌木草本,但差异不显著,Chao1和Abundance-based coverag estimator(ACE)指数表现为花江灌木≈草地乔木(P0.05)。(3)Spearman相关性分析表明土壤全磷与AMF ACE指数显著负相关,且与Chao1指数极显著负相关;速效磷与Shannon和Simpson指数显著负相关。(4)典范对应分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)表明土壤全氮、速效氮、有机质、全磷和速效钾与AMF群落分布有显著相关性。结果表明喀斯特植被演替过程中土壤丛枝菌根真菌多样性随着演替进行或升高或降低,无一致变化规律,并与土壤理化性质关系密切,其中以磷的影响最大。     

喀斯特地区丛枝菌根真菌遗传多样性

为探明喀斯特地区丛枝菌根真菌( AMF)的遗传多样性特征,利用巢式PCR和DGGE相结合的分子生物学方法对茂兰喀斯特多个植被类型下的AMF遗传多样性进行了研究.结果表明,喀斯特地区AMF遗传多样性指数和物种丰富度分别平均为3.50和41,远高于非喀斯特对照样地的2.68和17,分析表明,喀斯特地区较高的AMF多样性与此地区丰富的植物多样性以及特殊的生态环境有关,是与喀斯特生态系统长期相互选择的结果.不同植被类型下的AMF多样性差异显著,相似性指数最高为0.34,喀斯特地区AMF的群落结构随着植被类型的改变发生显著变化;基因测序显示,喀斯特地区AMF的优势菌属是生态适应性很强的球囊霉属,在喀斯特石漠化生态恢复中具有较强的利用潜力.     

Distribution of dominant arbuscular mycorrhizal fungi among five plant species in undisturbed vegetation of a coastal grassland

Most plant species in mixed grassland vegetation are colonized by arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. Previous studies have reported differences in host preferences among AM fungi, although the fungi are known to lack host specificity. In the present study, the distribution of phylogenetic groups of AM fungi belonging to a clade of Glomus species was studied in five plant species from a coastal grassland in Denmark. The occurrence of the fungi was determined by PCR analyses of fungal large subunit ribosomal DNA sequences amplified from root fragments using a specific primer set. The results showed that the dominant Glomus species were able to colonize all the studied plant species, supporting the view that the AM fungi represent a large underground interconnecting mycelial network.     

Variation in aluminum resistance among arbuscular mycorrhizal fungi

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi mediate interactions between plants and soils, and are important where nutrient or metal concentrations limit plant growth. Variation in fungal response to edaphic conditions may influence the effectiveness of the plant-mycorrhizal association in some soil environments. Andropogon virginicus (broomsedge) colonizes disturbed sites in the eastern United States, including acidic mine soils where aluminum (Al) is phytotoxic, and Al resistance in broomsedge has been associated with colonization by the AM fungus Glomus clarum. In the present study, inter- and intra-specific variation to confer Al resistance to broomsedge was assessed among selected species of AM fungi. Broomsedge seeds were grown in sand culture inoculated with one of five isolates of three species of fungi (G. clarum, Acaulospora morrowiae, and Scutellospora heterogama). Plants were exposed to 0 or 400 µM Al in nutrient solution and harvested after 4 or 9 weeks of growth. Mean infection percentage, plant biomass, and plant tissue Al and phosphorus (P) concentrations were measured. G. clarum conferred the greatest Al resistance to broomsedge, with the lowest variability among isolates for colonization and growth inhibition by Al [tolerance indices (TI) between 22.4 and 92.7%]. Broomsedge plants colonized by A. morrowiae were consistently the most sensitive to Al, with little variation among isolates (TI between 1.6 and 12.1%). Al resistance by S. heterogama isolates was intermediate and wide-ranging (TI between 3.9 and 40.0%). Across all AM fungal isolates, resistance was associated with high rates of colonization and low tissue Al concentrations of broomsedge plants. The functional diversity in Al resistance displayed by these AM fungi reflect variation in acclimation mechanisms operating in the mycorrhizal symbiosis under environmental stress.     

西藏高原针茅草地土壤因子对丛枝菌根真菌物种多样性的影响

在对西藏高原北部针茅草地根围土壤中的丛枝菌根(AM)真菌种类分离鉴定基础上,研究了藏北针茅草地的土壤质地、pH、有机质和有效磷含量对AM真菌孢子密度、分离频度、相对多度、重要值、物种多样性指数和均匀度的影响.结果表明: 针茅草地根围土壤中共分离鉴定出AM真菌3属15种,其中,球囊霉属9种、无梗囊霉属6种、盾巨孢囊霉属1种.球囊霉属和无梗囊霉属为藏北针茅草地AM真菌的优势属;近明球囊霉和光壁无梗囊霉为藏北高寒草原针茅属植物根围AM真菌的优势种.不同质地土壤中AM真菌孢子密度、分离频度、相对多度和重要值均表现出球囊霉属＞无梗囊霉属＞盾巨孢囊霉属的趋势;土壤pH值对AM真菌种群组成无明显影响,球囊霉属和无梗囊霉属真菌分离频度、相对多度和重要值随土壤pH升高而增加,盾巨孢囊霉属则呈现相反趋势;不同土壤有机质含量范围内,AM真菌孢子密度等各项指标均呈球囊霉属＞无梗囊霉属＞盾巨孢囊霉属,而AM真菌属的分布没有明显规律;土壤有效磷含量对AM真菌种丰度和孢子密度影响较小.研究区域内AM真菌物种多样性指数和均匀度随着土壤有效磷含量升高而增加.